JP3239951B2 - 杭圧入システムおよび杭圧入方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オーガスクリュー
等により地中を掘削しながら鋼管杭等の筒状杭部材を地
盤に圧入する杭圧入システムおよびこのシステムを利用
した杭圧入方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼管杭を地中へ圧入する方法とし
て、油圧装置により鋼管杭を直接圧入する方法が知られ
ている。しかし、この方法では、現場の土質が硬質の場
合、鋼管杭の先端圧入抵抗が大きすぎて圧入が困難であ
った。そこで、このような硬質地盤の場合には、オーガ
スクリュー等のスパイラル部材で地盤を掘削後に油圧装
置により鋼管杭を圧入する中掘り工法も一般に行われて
いる。

【０００３】上記中掘り工法によるものとしては、例え
ば、特許２９８５０６８号の特許公報に記載された、ベ
ースマシンにリーダマストを立てた杭打ち機がある。こ
の杭打ち機は、クローラと旋回台を備えたベースマシン
において旋回台のブラケット先端部にリーダマストが立
設され、このリーダマストはステイなどを介してベース
マシンにより３点で支持されている。そして、リーダマ
ストの頂部から、該リーダーマストに案内されて昇降し
うる駆動機構が吊り下ろされており、この駆動機構の鉛
直回転軸には、円筒状の杭部材（筒状杭部材）に内挿し
て該杭部材を地中へ進入させうる掘削用スパイラル部材
（オーガスクリュー）が連結されて回転可能に垂下され
ている。さらに、上記駆動機構の下方に、スパイラル部
材が内挿された鋼管に取り付けられ、杭部材の上端部を
拘束する円環状部材等が備えられている。そして、円環
状部材により上端部が拘束された杭部材の内部に上方か
らスパイラル部材を挿入し、このスパイラル部材により
杭部材の下端部の地盤を掘削、排出しながら杭部材の自
重等により該杭部材を沈設する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記杭打ち
機の場合、杭打ち機自体に、スパイラル部材を駆動させ
る駆動機構を案内するリーダマストが立設され、この立
設されたリーダマストがベースマシンにより支持されて
いる構成となっているため、リーダマストを確実に支持
するためにベースマシンから周囲に張り出すアウトリガ
ーが占めるスペースが大きいものとなる。従って、現場
スペースの中でかかる杭打ち機の設置スペースおよび作
業スペースに取られて、他の作業スペースが狭くなって
しまうという問題点があった。また、現場では、なるべ
く施工機械の数を減らしたいという要望もあった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、設置、作業スペースがよりコンパクトで、且つ施工
機械の削減が可能な杭圧入システムおよびこのシステム
を利用した杭圧入方法を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、例えば、図１〜図１４に示
すように、筒状杭部材（例えば、鋼管矢板１０等）を地
盤に圧入するための杭圧入システム（１）において、前
記筒状杭部材を支持する支持部（２１）を備え、当該筒
状杭部材を支持したまま地盤に圧入する圧入引抜機
（２）と、前記筒状杭部材に挿入され、前記圧入引抜機
により前記筒状杭部材を圧入する際に、前記筒状杭部材
内から地盤を掘削するオーガスクリュー（４）と、前記
筒状杭部材の上端部と着脱自在に接続される筒状の接続
部材（例えば、ケーシング部材３等）と、前記接続部材
を内側からクランプするクランプ手段（例えば、クラン
プ装置５４等）を備えるとともに、前記オーガスクリュ
ーの上端部と連結して該オーガスクリューを回転させる
駆動手段（例えば、オーガモータ５２等）と、を有する
駆動支持装置（例えば、オーガ駆動支持装置５等）を備
え、前記駆動支持装置は、前記接続部材および前記筒状
杭部材内を移動自在に構成されていることを特徴として
いる。

【０００７】請求項１記載の発明によれば、圧入引抜機
により筒状杭部材が支持され、駆動支持装置の駆動手段
に連結されたオーガスクリューにより地盤が掘削される
とともに、圧入引抜機により筒状杭部材が圧入されるの
で、従来のようにリーダマストを立設することなく筒状
杭部材を地盤に圧入することが出来ることとなって、当
該作業スペースをよりコンパクトにすることが出来る。
また、施工機械の主要構成が圧入引抜機と駆動支持装置
なので、従来の施工機械の主要構成に比べて少なくな
る。ここで、杭、矢板などとなる筒状杭部材は、地中に
圧入され筒状のものであれば、どのようなものでもよ
く、例えば、鋼管杭、鋼管矢板、筒状のコンクリート
杭、筒状のコンクリート製壁体などである。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の杭
圧入システムにおいて、前記駆動支持装置は、前記クラ
ンプ手段によって前記接続部材をクランプした状態で、
前記駆動手段に連結された前記オーガスクリューを上下
動させる上下シリンダ装置（５５）を備えたことを特徴
としている。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特
に、上下シリンダ装置によってオーガスクリューを上下
動させることが出来るので、地盤中にオーガスクリュー
を押し込むことが出来ることとなって、硬質地盤でも掘
削することが可能となる。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の杭圧入システムにおいて、前記接続部材は、前記オ
ーガスクリューによりリフトアップされた土砂を排出す
る排土口を有することを特徴としている。

【００１１】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は２記載の発明と同様の効果が得られることは無論のこ
と、特に、排土口によりリフトアップされた土砂を外部
に排出させることが出来るので、筒状杭部材内に土砂が
詰まって掘削力を低下させることを防止できる。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何
れかに記載の杭圧入システムを用いて筒状杭部材を地盤
に圧入する杭圧入方法において、前記オーガスクリュー
を内挿した第１の筒状杭部材と、前記接続部材とを接続
するとともに、前記駆動手段に前記オーガスクリューを
連結し、次いで、前記クランプ手段により前記接続部材
をクランプした状態で前記駆動支持装置を前記吊上げ装
置で吊り上げて前記圧入引抜機により支持し、次いで、
前記オーガスクリューにより前記第１の筒状杭部材内か
ら地盤を掘削するとともに、前記圧入引抜機により前記
第１の筒状杭部材を地盤に圧入することを特徴としてい
る。

【００１３】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果が得られる。加えて、第１の筒状
杭部材と前記接続部材とを接続、および前記駆動手段と
前記オーガスクリューとの連結が地上において行われる
ので作業が容易となる。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項４記載の杭
圧入方法において、前記圧入引抜機により前記第１の筒
状杭部材を地盤に圧入した後に、前記接続部材と前記第
１の筒状杭部材との接続、および前記駆動手段と前記オ
ーガスクリューとの連結を解除し、次いで、前記駆動支
持装置をクランプした状態の前記接続部材に、圧入され
るべき第２の筒状杭部材を取り付けた後に、前記第２の
筒状杭部材を前記圧入引抜機により支持し、次いで、前
記クランプ手段によるクランプを解除し、前記駆動支持
装置を下降させ、次いで、地盤に埋設された前記オーガ
スクリューを前記駆動手段に連結し、次いで、前記駆動
支持装置により前記第２の筒状杭部材をクランプするこ
とで回転反力を取りつつ、当該オーガスクリューを逆転
させながら前記第２の筒状杭部材内を前記オーガスクリ
ューと共に引き上げて前記駆動手段が前記接続部材上部
の所定の位置に達した所で、前記クランプ手段により前
記接続部材をクランプし、次いで、前記第２の筒状杭部
材を圧入すべき場所に移動させ、次いで、前記オーガス
クリューにより前記第２の筒状杭部材内から地盤を掘削
するとともに、前記圧入引抜機により前記第２の筒状杭
部材を地盤に圧入することを特徴としている。

【００１５】請求項５記載の発明によれば、請求項４記
載の発明と同様の効果が得られることは無論のこと、特
に、第２の筒状杭部材へのオーガスクリューの挿通と、
第１の筒状杭部材からのオーガスクリューの引き抜き
と、を同時に行うことが出来るので、作業効率の向上が
図れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の筒
状杭圧入システムおよび筒状杭圧入方法の実施の形態に
ついて説明する。図１〜図１３は本実施の形態の杭圧入
システムを用いた杭圧入方法を段階的に示す図である。
図１４は、杭圧入システムの駆動支持装置と接続部材の
構成を説明するための図である。

【００１７】図１〜図１４に示す杭圧入システム１は、
例えば、図３に示すように、筒状杭部材としての鋼管矢
板１０を地盤に圧入したり、引き抜いたりする圧入引抜
機２と、鋼管矢板１０の上端部１０ａと接続されるケー
シング部材３（接続部材）と、鋼管矢板１０に内挿され
るオーガスクリュー４と、前記オーガスクリュー４を回
転駆動させるオーガモータ５２（駆動手段）を具備した
オーガ駆動支持装置５（駆動支持装置）と、オーガ駆動
支持装置５を上下方向に昇降自在に吊り上げるクレーン
６などにより構成されている。

【００１８】圧入引抜機２は、圧入されるべき鋼管矢板
１０を上下動自在に支持する支持部２１を備え、支持し
たままの状態で鋼管矢板１０を地盤に圧入することが出
来る。ケーシング部材３は、図１４に示すように、広口
の下端部３ａと狭口の上端部３ｂとを有する筒状体に形
成され、下端部３ａが鋼管矢板１０と連結され、上端部
３ｂに駆動支持装置５が固定或いは挿通されるようにな
っている。また、ケーシング部材３は、鋼管矢板１０を
着脱自在に固定する鋼管クランプ部３１と、オーガスク
リュー４によって掘削された土砂を外部に排出する排土
口３２と、鋼管矢板１０を吊るワイヤ７を連結させるた
めの下部連結部３４と、オーガ駆動支持装置５とワイヤ
８で連結するための上部連結部３５を備えている。鋼管
クランプ部３１は、例えば、固定用のリング３１ａと、
シリンダ装置３１ｂを備え、固定用リング３１ａとシリ
ンダ装置３１ｂの間に鋼管矢板１０を挿入してシリンダ
装置３１ｂで押圧して固定するようになっている。排土
口３２には、排土シュート３２ａが着脱自在に取り付け
可能であり、オーガスクリュー４の掘削によりリフトア
ップされた排土を排土シュート３２ａを介して外部に放
出することで、鋼管矢板１０内の排土の詰まりを防止し
ている。

【００１９】オーガスクリュー４は、圧入引抜機３によ
り鋼管矢板１０を圧入する際に、鋼管矢板１０内から地
盤を掘削するものであり、上端部４ａがオーガモータ５
と連結される。オーガ駆動支持装置５は、本体部５１
と、本体部上部に設けられた前記オーガモータ５２と、
オーガモータ５２にオーガスクリュー４を連結させるた
めの補助スクリュー５３と、ケーシング部材３を内側か
らクランプするクランプ装置５４と、クランプ装置５４
によってクランプされた状態でオーガスクリュー４を上
下動させる上下シリンダ装置５５と、本体部５１の移動
を案内するガイドレール５６と、本体部中央に設けられ
たワイヤロック装置５７と、油圧ホース５８と、油圧ホ
ース用のガイドローラ５９等を備えている。

【００２０】クランプ装置５４は、内部に備えたシリン
ダ装置（図示省略）を張り出して、ケーシング部材３の
内面を押圧することによりケーシング部材３をクランプ
するとともに、オーガ駆動支持装置５を下降させたとき
には鋼管矢板１０の内側を押圧してクランプすることが
出来る。上下シリンダ装置５５は、鋼管矢板１０圧入時
には、上方から下方に圧力をかけてオーガスクリュー４
を押し込むことにより、硬質地盤でもオーガスクリュー
４が空転することなく確実に掘削される。ワイヤロック
装置５７は、油圧シリンダ等によりワイヤ８をロックす
るものであり、これによりオーガ駆動支持装置５とケー
シング部材３の上部連結部３５とがワイヤ８で連結され
る。ガイドローラ５９は、オーガスクリュー４回収時に
おいて、オーガ駆動支持装置５が鋼管矢板１０内を下降
していく時に油圧ホース５８を鋼管矢板１０内部にスム
ーズに送り出すためのローラであり、油圧ホース５８の
損傷を防止するためのものである。

【００２１】クレーン６は、オーガ駆動支持装置５を昇
降自在に吊った状態で支持するものであり、オーガ駆動
支持装置５を昇降させることにより、オーガモータ５２
に連結されたオーガスクリュー４も昇降する。

【００２２】次に本実施の形態の杭圧入システム１を用
いた杭圧入方法について図１〜図１３を参照して説明す
る。まず、図１に示すように、台車９とマクラ材９１と
の上にオーガスクリュー４を内挿した第１の鋼管矢板１
０を横倒しした状態で載置させ、ケーシング部材３の広
口側の下端部３ａと第１の鋼管矢板１０とを鋼管クラン
プ部３１によって接続するとともに、補助スクリュー５
３にオーガスクリュー４を連結する。次いで、図２、図
３に示すように、クランプ装置５４によりケーシング部
材３の狭口側の上端部３ｂを内側からクランプした状態
でオーガ駆動支持装置５をクレーン６により吊り上げて
圧入引抜機２の支持部２１により支持する。このとき、
台車９をクレーン６のワイヤ６１に向かって滑らせるこ
とでケーシング部材３を起立させる。また、ケーシング
部材３の落下防止のため、ワイヤロック装置５７（図１
４）とケーシング部材３の上部連結部３５（図１４）と
がワイヤ８により連結される。次いで、図４に示すよう
に、オーガスクリュー４により第１の鋼管矢板１０内か
ら地盤を掘削すると同時に、圧入引抜機２により第１の
鋼管矢板１０を地盤に圧入する。このとき、オーガ駆動
支持装置５の上下シリンダ装置５５（図１４）によりオ
ーガスクリュー４を地盤に押し込むことが出来て硬質地
盤でも掘削出来る。

【００２３】次いで、図５に示すように、ケーシング部
材３と第１の鋼管矢板１０との接続、および補助スクリ
ュー５３とオーガスクリュー４との連結を解除する。次
いで、図６に示すように、マクラ材９１に載置された第
２の鋼管矢板１１をケーシング部材３の下部連結部３４
に取り付けたワイヤ７で連結する。次いで、図７、８に
示すように、クレーン６によりオーガ駆動支持装置５を
吊り上げて、第１の鋼管矢板１０の直上に位置させた
後、図９に示すように、圧入引抜機２の支持部２１によ
り支持するとともに、ケーシング部材３の広口側の下端
部３ａと第２の鋼管矢板１１とを鋼管クランプ部３１に
よって接続する。次いで、図１０に示すように、クラン
プ装置５４によるケーシング部材３のクランプを解除
し、クレーン６によりオーガ駆動支持装置５を下降さ
せ、地盤に埋設されたオーガスクリュー４の上端部４ａ
と補助スクリュー５３とを連結する。

【００２４】次いで、図１１に示すように、当該オーガ
スクリュー４を逆転させながらクランプ装置５４が、ケ
ーシング部材３の狭口の上端部３ｂに達するまでクレー
ン６によりオーガ駆動支持装置５を吊上げる。これによ
り、オーガスクリュー４の引き抜きと第２の鋼管矢板１
１内へのオーガスクリュー４の挿入が同時に行える。そ
して、クランプ装置５４が、ケーシング部材３の狭口の
上端部３ｂに達した場合に、クランプ装置５４によりケ
ーシング部材３をクランプする。ここで、クレーン６の
吊り上げ能力が低い場合には、以下のようにオーガスク
リュー４の引き上げを行う。即ち、まず、クランプ装置
５４のシリンダ（図示省略）を張り出して第２の鋼管矢
板１１を内側からクランプする。次いで、クランプした
状態で回転反力を取りつつ、オーガスクリュー４を逆転
させながら、上下シリンダ装置５５（図１４）でオーガ
スクリュー４を当該上下シリンダ装置５５のストローク
エンドまで引き抜く。このとき、シリンダの伸運動に合
わせてクレーン６を巻き上げる。次いで、クランプ装置
５４のクランプを解除して、上下シリンダ装置５５の縮
動作によりクランプ装置５４を上方に上げる。次いで、
ストロークエンド位置でクランプ動作を行い、再び固定
する。上記動作を繰り返して行うことによりオーガスク
リュー４を徐々に引き抜く。これにより、硬い地盤でも
確実にオーガスクリュー４を引き抜くことが出来る。

【００２５】次いで、図１２に示すように、第２の鋼管
矢板１１を圧入すべき場所に移動させ、図１３に示すよ
うに、その位置でオーガスクリュー４により第２の鋼管
矢板１１内から地盤を掘削するとともに、圧入引抜機２
により第２の鋼管矢板１１を地盤に圧入する。そして、
図７以降に示した工程を順次繰り返すことにより、鋼管
矢板の圧入作業を完了させる。

【００２６】なお、以上の実施の形態例においては、筒
状杭部材を鋼管矢板としたが、本発明はこれに限定され
るものではなく、コンクリート製の杭や、鋼管杭などと
してもよい。また、ケーシング部材と鋼管矢板の連結
は、ピン構造によるものでもよく、着脱自在なものであ
ればよい。また、クレーン、オーガスクリュー、ケーシ
ング部材、オーガ駆動支持装置部等も機能的に同じもの
であれば、どのように構成されていてもよい。その他、
具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であるこ
とは勿論である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、圧入引抜機により筒状
杭部材が支持され、駆動支持装置の駆動手段に連結され
たオーガスクリューにより地盤が掘削されるとともに、
圧入引抜機により筒状杭部材が圧入されるので、従来の
ようにリーダマストを立設することなく筒状杭部材を地
盤に圧入することが出来ることとなって、当該作業スペ
ースをよりコンパクトにすることが出来る。また、施工
機械の主要構成が圧入引抜機と駆動支持装置なので、従
来の施工機械の主要構成に比べて少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第１の作業
工程図である。

【図２】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第２の作業
工程図である。

【図３】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第３の作業
工程図である。

【図４】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第４の作業
工程図である。

【図５】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第５の作業
工程図である。

【図６】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第６の作業
工程図である。

【図７】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第７の作業
工程図である。

【図８】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第８の作業
工程図である。

【図９】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第９の作業
工程図である。

【図１０】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第１０の
作業工程図である。

【図１１】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第１１の
作業工程図である。

【図１２】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第１２の
作業工程図である。

【図１３】本発明の杭圧入方法を段階的に示す第１３の
作業工程図である。

【図１４】杭圧入システムの駆動支持装置と接続部材の
構成を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 杭圧入システム ２ 圧入引抜機 ３ ケーシング部材（接続部材） ４ オーガスクリュー ５ オーガ駆動支持装置（駆動支持装置） ６ クレーン １０ 鋼管矢板（筒状杭部材） ３２ 排土口 ５２ オーガモータ（駆動手段） ５４ クランプ装置（クランプ手段） ５５ 上下シリンダ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−98639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−161217（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−72815（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−142826（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−200368（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 7/00 E02D 7/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状杭部材を地盤に圧入するための杭圧
   入システムにおいて、 前記筒状杭部材を支持する支持部を備え、当該筒状杭部
   材を支持したまま地盤に圧入する圧入引抜機と、 前記筒状杭部材に挿入され、前記圧入引抜機により前記
   筒状杭部材を圧入する際に、前記筒状杭部材内から地盤
   を掘削するオーガスクリューと、 前記筒状杭部材の上端部と着脱自在に接続される筒状の
   接続部材と、 前記接続部材を内側からクランプするクランプ手段を備
   えるとともに、前記オーガスクリューの上端部と連結し
   て該オーガスクリューを回転させる駆動手段と、を有す
   る駆動支持装置を備え、 前記駆動支持装置は、前記接続部材および前記筒状杭部
   材内を移動自在に構成されていることを特徴とする杭圧
   入システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の杭圧入システムにおい
   て、 前記駆動支持装置は、前記クランプ手段によって前記接
   続部材をクランプした状態で、前記駆動手段に連結され
   た前記オーガスクリューを上下動させる上下シリンダ装
   置を備えたことを特徴とする杭圧入システム。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の杭圧入システムに
   おいて、 前記接続部材は、前記オーガスクリューによりリフトア
   ップされた土砂を排出する排土口を有することを特徴と
   する杭圧入システム。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかに記載の杭圧入シ
   ステムを用いて筒状杭部材を地盤に圧入する杭圧入方法
   において、 前記オーガスクリューを内挿した第１の筒状杭部材と、
   前記接続部材とを接続するとともに、前記駆動手段に前
   記オーガスクリューを連結し、 次いで、前記クランプ手段により前記接続部材に前記駆
   動支持装置をクランプした状態で前記筒状杭部材を前記
   圧入引抜機により支持し、 次いで、前記オーガスクリューにより前記第１の筒状杭
   部材内から地盤を掘削するとともに、前記圧入引抜機に
   より前記第１の筒状杭部材を地盤に圧入することを特徴
   とする杭圧入方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の杭圧入方法において、 前記圧入引抜機により前記第１の筒状杭部材を地盤に圧
   入した後に、前記接続部材と前記第１の筒状杭部材との
   接続、および前記駆動手段と前記オーガスクリューとの
   連結を解除し、 次いで、前記駆動支持装置をクランプした状態の前記接
   続部材に、圧入されるべき第２の筒状杭部材を取り付け
   た後に、前記第２の筒状杭部材を前記圧入引抜機により
   支持し、 次いで、前記クランプ手段によるクランプを解除し、前
   記駆動支持装置を下降させ、 次いで、地盤に埋設された前記オーガスクリューを前記
   駆動手段に連結し、 次いで、前記駆動支持装置により前記第２の筒状杭部材
   をクランプすることで回転反力を取りつつ、当該オーガ
   スクリューを逆転させながら前記第２の筒状杭部材内を
   前記オーガスクリューと共に引き上げて前記駆動手段が
   前記接続部材上部の所定の位置に達した所で、前記クラ
   ンプ手段により前記接続部材をクランプし、 次いで、前記第２の筒状杭部材を圧入すべき場所に移動
   させ、 次いで、前記オーガスクリューにより前記第２の筒状杭
   部材内から地盤を掘削するとともに、前記圧入引抜機に
   より前記第２の筒状杭部材を地盤に圧入することを特徴
   とする杭圧入方法。